Máy khuấy hóa chất bằng khí nén cho khu vực nguy hiểm

Máy khuấy hóa chất bằng khí nén cho khu vực nguy hiểm là thiết bị khuấy sử dụng động cơ khí nén làm nguồn truyền động thay cho động cơ điện thông thường, kết hợp với trục và cánh khuấy để hòa tan, phân tán hoặc duy trì độ đồng nhất của hóa chất trong bồn, thùng hoặc thiết bị công nghệ. Cấu hình này đặc biệt phù hợp với khu vực có nguy cơ xuất hiện hơi, khí hoặc dung môi dễ cháy, khi thiết bị phải được lựa chọn theo phân vùng nguy hiểm, loại môi chất và yêu cầu kiểm soát nguồn gây cháy.

Khác với máy khuấy sử dụng động cơ điện, động cơ khí nén vận hành nhờ khí nén cấp vào motor. Tốc độ thường được điều chỉnh bằng van tiết lưu hoặc bộ điều áp lưu lượng khí, đồng thời có thể kết hợp bộ lọc – điều áp – tách nước (FRL) tùy cấu hình. Trong các ứng dụng yêu cầu chứng nhận chống cháy nổ, việc lựa chọn không chỉ căn cứ vào chữ “khí nén” mà còn phải kiểm tra cấp bảo vệ, chứng nhận Ex/ATEX hoặc tiêu chuẩn tương ứng với khu vực lắp đặt.

Vì sao dùng máy khuấy khí nén trong khu vực nguy hiểm?

Một bồn chứa dung môi, sơn, mực in, nhựa, chất kết dính hoặc một số hóa chất hữu cơ có thể phát sinh hơi dễ cháy. Khi hơi này đạt nồng độ thích hợp trong không khí, các nguồn gây cháy như tia lửa điện, bề mặt nóng, tĩnh điện hoặc tia lửa cơ khí đều cần được kiểm soát. Vì vậy, thiết bị cơ khí và điện đặt trong khu vực nguy hiểm phải được lựa chọn theo phân loại khu vực và đặc tính của chất nguy hiểm.

Máy khuấy khí nén cho khu vực nguy hiểm sử dụng khí nén để tạo chuyển động quay nên không cần động cơ điện đặt trực tiếp trên bồn. Đây là một trong những lý do động cơ khí nén thường được sử dụng trong các ứng dụng pha trộn dung môi, hóa chất, sơn và vật liệu dễ cháy. Tuy nhiên, không nên hiểu rằng mọi thiết bị dùng khí nén đều mặc nhiên phù hợp với khu vực nguy hiểm. Toàn bộ cụm thiết bị, vật liệu, ổ trục, phớt, trục, cánh, hệ thống cấp khí và yêu cầu tiếp địa/chống tĩnh điện phải được xem xét theo thiết kế.

Trong hệ thống phân vùng theo ATEX, Zone 0, Zone 1 và Zone 2 thể hiện các mức độ khác nhau về khả năng xuất hiện môi trường khí/hơi dễ cháy. Thiết bị phải có cấp bảo vệ phù hợp với vùng được chỉ định. Do đó, thông tin về Zone 0/1/2 hoặc phân loại tương đương là dữ liệu quan trọng khi đặt hàng máy khuấy hóa chất bằng khí nén.

Một ưu điểm về mặt vận hành của motor khí nén là tốc độ có thể điều chỉnh tương đối linh hoạt thông qua lượng khí và áp suất cấp. Đối với một số cấu hình, motor còn có thể làm việc trong điều kiện khởi động – dừng nhiều lần mà không phụ thuộc vào biến tần động cơ điện. Tuy nhiên, mức tiêu thụ khí nén, áp suất làm việc, mô-men xoắn và tải thực tế vẫn phải được tính toán để tránh tình trạng motor thiếu lực hoặc tiêu hao khí vượt yêu cầu.

Cấu hình máy khuấy hóa chất bằng khí nén

Trong ứng dụng thực tế, máy khuấy hóa chất bằng khí nén thường được thiết kế dạng top-entry, nghĩa là cụm truyền động đặt phía trên nắp bồn và trục khuấy đi theo phương thẳng đứng xuống môi chất. Với bồn nhỏ hoặc thùng phuy, có thể sử dụng giá đỡ dạng clamp, cross beam hoặc mặt bích. Với bồn công nghiệp, cụm máy khuấy có thể lắp trực tiếp trên nắp bồn bằng plate hoặc flange.

Cấu hình cơ bản thường gồm motor khí nén, van điều chỉnh tốc độ, bộ giảm thanh, trục khuấy, cánh khuấy, khớp nối và giá lắp. Tùy môi trường, hệ thống có thể bổ sung FRL, van khóa khí, van một chiều, bộ điều áp, cảm biến tốc độ hoặc các bộ phận kiểm soát an toàn.

Cánh khuấy không nên lựa chọn theo kiểu “một loại dùng cho mọi chất lỏng”. Với dung dịch có độ nhớt thấp, cánh chân vịt hoặc cánh hướng trục có thể tạo dòng tuần hoàn phù hợp. Khi cần phân tán pigment, chất rắn mịn hoặc vật liệu có xu hướng kết tụ, cánh turbine hoặc disperser có thể được cân nhắc. Với dung dịch nhớt cao, thiết kế cánh và mô-men xoắn cần được tính toán khác biệt.

Ứng dụng trong xử lý nước và các ngành công nghiệp

Máy khuấy hóa chất bằng khí nén cho khu vực nguy hiểm có phạm vi ứng dụng rộng hơn các hệ thống xử lý nước thông thường, đặc biệt khi dây chuyền đồng thời sử dụng dung môi hoặc hóa chất có nguy cơ tạo môi trường dễ cháy.

Ngành hóa chất: Thiết bị có thể được sử dụng để phối trộn dung dịch, duy trì trạng thái đồng nhất của hóa chất hoặc hỗ trợ chuẩn bị nguyên liệu trước công đoạn phản ứng. Vật liệu trục, cánh và phớt cần được lựa chọn dựa trên từng hóa chất cụ thể.

Sơn, mực in và chất phủ: Đây là nhóm ứng dụng phổ biến của máy khuấy khí nén. Bồn có thể chứa dung môi, nhựa, pigment hoặc chất phủ có độ nhớt khác nhau. Tốc độ khuấy cần được điều chỉnh để vừa tạo dòng phân tán cần thiết vừa hạn chế tạo bọt hoặc cuốn khí quá mức.

Dầu khí và hóa dầu: Các khu vực chứa hoặc xử lý hydrocarbon có thể được phân vùng nguy hiểm theo đặc tính môi chất và điều kiện vận hành. Máy khuấy khí nén có thể được sử dụng cho bồn phối trộn hoặc một số thiết bị công nghệ khi cấu hình đáp ứng yêu cầu khu vực.

Keo, nhựa và chất kết dính: Với vật liệu có độ nhớt cao, yếu tố quan trọng là mô-men xoắn của motor, đường kính cánh và tốc độ quay. Không nên chỉ tăng tốc độ để giải quyết hiện tượng vật liệu khó trộn.

Xử lý nước và nước thải công nghiệp: Trong các hệ thống thông thường, máy khuấy điện vẫn có thể được sử dụng. Tuy nhiên, tại nhà máy có khu vực nguy hiểm hoặc công đoạn sử dụng dung môi, hóa chất dễ cháy, cấu hình khí nén có thể được xem xét cho bồn pha, bồn chứa trung gian hoặc cụm phối trộn chuyên dụng.

Kho hóa chất và bồn IBC: Với IBC hoặc drum, máy khuấy có thể dùng dạng plate-mounted hoặc clamp-mounted. Một số cánh dạng gập cho phép đưa cụm khuấy qua miệng bồn nhỏ, sau đó mở ra khi thiết bị hoạt động.

Những thông số cần xác định trước khi lựa chọn

Để lựa chọn máy khuấy khí nén cho khu vực nguy hiểm, doanh nghiệp nên xác định đồng thời hai nhóm dữ liệu: dữ liệu công nghệ và dữ liệu an toàn khu vực.

Về công nghệ, cần cung cấp dung tích bồn, kích thước bồn, mức chất lỏng, tỷ trọng, độ nhớt, nhiệt độ, nồng độ chất rắn, mục tiêu khuấy, thời gian khuấy và yêu cầu về mức độ phân tán. Những thông số này quyết định motor, tốc độ, mô-men xoắn, trục và cánh khuấy.

Về an toàn, cần xác định chất dễ cháy có thể xuất hiện, dạng khí/hơi/bụi, phân vùng nguy hiểm, nhóm môi chất, nhiệt độ bề mặt cho phép và yêu cầu chứng nhận của dự án. Một thiết bị có chứng nhận cho Zone 2 không nên mặc nhiên sử dụng cho Zone 1 hoặc Zone 0 nếu không có cơ sở kỹ thuật phù hợp.

Ngoài ra, hệ thống khí nén cần bảo đảm áp suất và lưu lượng theo yêu cầu motor. Khí nén chứa nước hoặc tạp chất có thể ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị; do đó bộ lọc, điều áp và xử lý khí nên được xem xét ngay từ giai đoạn thiết kế.

Đặc biệt, “khí nén” không đồng nghĩa với “miễn nhiễm với mọi nguồn gây cháy”. Ma sát, tĩnh điện, nhiệt độ bề mặt, vật liệu không phù hợp hoặc thiết kế không đáp ứng yêu cầu vùng nguy hiểm vẫn có thể tạo rủi ro. Vì vậy, việc lựa chọn phải dựa trên đánh giá tổng thể của hệ thống và hồ sơ phân vùng nguy hiểm.

Q&A về máy khuấy hóa chất bằng khí nén

Máy khuấy khí nén có phù hợp với khu vực dễ cháy không?
Có thể phù hợp khi được thiết kế và chứng nhận đúng với phân vùng nguy hiểm, môi chất và yêu cầu của dự án.

Máy khuấy khí nén có cần ATEX không?
Không phải mọi ứng dụng đều bắt buộc ATEX. Nếu dự án áp dụng tiêu chuẩn ATEX, thiết bị phải đáp ứng đúng Zone và nhóm thiết bị được quy định.

Máy khuấy khí nén có dùng cho dung môi không?
Có thể sử dụng trong các hệ thống phối trộn dung môi khi vật liệu, motor, cánh khuấy và cấp bảo vệ được lựa chọn phù hợp.

Có thể điều chỉnh tốc độ máy khuấy bằng khí nén không?
Có. Tốc độ thường được điều chỉnh thông qua van điều tiết lượng khí hoặc bộ điều khiển khí phù hợp.

Cần thông tin gì để chọn máy khuấy?
Cần có dung tích và kích thước bồn, loại hóa chất, độ nhớt, tỷ trọng, nhiệt độ, yêu cầu khuấy, áp suất khí nén và phân vùng nguy hiểm.

Đối với máy khuấy hóa chất bằng khí nén cho khu vực nguy hiểm, việc lựa chọn thiết bị nên được thực hiện đồng thời với đánh giá công nghệ và phân vùng an toàn. SKY Envitech là nhà cung cấp thiết bị, có thể căn cứ vào thông số môi chất, bồn chứa, chế độ khuấy và yêu cầu khu vực để đề xuất cấu hình phù hợp. Doanh nghiệp nên cung cấp đầy đủ thông tin về hóa chất, Zone/Ex, lưu lượng khí nén và điều kiện vận hành cho đơn vị kỹ thuật trước khi chốt thiết bị.

Tài liệu kỹ thuật

• ATEX 2014/34/EU – Equipment and Protective Systems Intended for Use in Potentially Explosive Atmospheres.
• IEC 60079 – Explosive Atmospheres.
• Hướng dẫn phân loại khu vực nguy hiểm và lựa chọn thiết bị cho môi trường có khí, hơi hoặc bụi dễ cháy.
• Tài liệu kỹ thuật về Pneumatic Air Motors for Agitators and Mixing Systems.
• Tài liệu kỹ thuật về Industrial Agitator Selection, Impeller Design and Mixing Applications.

Meta Description gợi ý

Máy khuấy hóa chất bằng khí nén cho khu vực nguy hiểm hỗ trợ hòa tan, phân tán và phối trộn hóa chất trong môi trường có yêu cầu kiểm soát nguồn gây cháy. Tìm hiểu cấu hình, cánh khuấy, motor khí nén, ATEX/Ex và ứng dụng thực tế.